针对现有技术存在的上述技术问题,本发明的目的在于提供一种高炉煤气的脱硫工艺。
所述的一种高炉煤气的脱硫工艺,其特征在于包括以下步骤:
S1冷却降温:首先将含有含硫化合物的高炉煤气冷却降温,所述含硫化合物包括硫化氢和羰基硫;
S2分子筛吸附:准备两个相同的填充有分子筛树脂的吸附塔,记为吸附塔A和吸附塔B;步骤S1冷却后的高炉煤气通入到吸附塔A内进行对含硫化合物的吸附,从吸附塔A出口排出吸附脱硫干净的高炉煤气,当吸附塔A出口高炉煤气中的硫元素浓度达到5mg/m3时,将高炉煤气切换通入至吸附塔B内继续进行吸附,同时停止吸附塔A的使用;
S3分子筛再生:将经吸附塔A或吸附塔B吸附脱硫干净的高炉煤气分出一股分支气流,将所述分支气流导出加热形成150~250℃的高温气流后,通入到吸附塔A内进行高温脱附再生,吸附塔A内吸附的含硫化合物在高温气流的作用下脱附并随高温气流从吸附塔A内流出,再生后的吸附塔A降温备用;再生后的吸附塔A可与吸附塔B交替使用,实现高炉煤气中的含硫化合物的连续化脱除;
S4含硫化合物回收:步骤S3从吸附塔A内流出的含有含硫化合物的高温气流再经含硫化合物的回收过程,得到含硫物质及脱硫干净的高炉煤气,即脱硫工艺完成。
所述的一种高炉煤气的脱硫工艺,其特征在于步骤S1的具体步骤为:采用组合式冷却塔对高炉煤气进行降温,其中高炉煤气通过组合式冷却塔的管间,冷却水通过组合式冷却塔的管外,将高温煤气冷却至30~50℃。
所述的一种高炉煤气的脱硫工艺,其特征在于步骤S2中,在吸附塔A内进行含硫化合物吸附的温度为0~80℃。
所述的一种高炉煤气的脱硫工艺,其特征在于步骤S3中分支气流在吸附塔A内的体积流量,是步骤S2中高炉煤气在吸附塔A内的体积流量的5~10%。
所述的一种高炉煤气的脱硫工艺,其特征在于步骤S3中,再生后的吸附塔A降温至0~80℃,备用。
所述的一种高炉煤气的脱硫工艺,其特征在于步骤S3中,从吸附塔A内流出的高温气流中的硫元素浓度达到30mg/m3以下时,记为吸附塔A再生完成。
所述的一种高炉煤气的脱硫工艺,其特征在于所述含硫化合物回收的具体过程如下:
1)水解转化:步骤S3从吸附塔A内流出的含有含硫化合物的高温气流通入到高效脱硫剂溶液中进行水解转化反应,将含硫化合物中的大部分羰基硫转化为硫化氢,得到含有硫化氢和小部分羰基硫的混合气;
2)吸收:脱硫贫液为碱性溶液,脱硫贫液均匀喷淋入脱硫塔的填料内;步骤1)所得混合气冷却至40℃以下后,通入到脱硫塔内,与脱硫贫液逆向接触,所述混合气中的硫化氢及小部分未转化的羰基硫被脱硫贫液吸收,脱硫贫液变为富硫吸收液并从脱硫塔底部流出,气体变为脱硫干净的标准高炉煤气并从脱硫塔顶部排出;
3)富液再生:步骤2)从脱硫塔的底部排出的富硫吸收液通过循环泵加压后送至喷射器中,在喷射器的射流作用下带入空气进入富硫吸收液,带入空气的富硫吸收液喷射进入氧化塔中,硫化氢和小部分羰基硫与带入富硫吸收液中的氧进行强氧化反应,得到硫泡沫和再生贫液;再生贫液可返回至步骤1)用作吸收过程,实现脱硫贫液的循环利用;
4)制备硫磺:步骤3)所得硫泡沫压滤脱水后,干燥,然后进行熔硫,即得到硫磺产品。
相对于现有技术,本发明取得的有益效果是:
(1)针对现有技术中高炉煤气中含硫化合物浓度不足,直接进行湿法脱硫时,含硫的高炉煤气的通入风量较大,脱硫设备也要设计相应大的尺寸,势必增加设备的投资成本;而且脱硫风量较大时操作时的压力也较大,进一步提高操作成本,脱硫效率较低。但是,本发明利用分子筛树脂对高炉煤气中的含硫化合物进行吸附,预先得到含硫量合格的标准高炉煤气,含硫化合物在吸附塔A内富集,当吸附塔A出口气体含硫量达到一定程度时,记为吸附塔A需要进行再生,取另一个吸附塔B继续对含硫化合物进行吸附,以保证生产的连续性进行。然后将含硫量合格的标准高炉煤气分出一股较小的分支气流,加热,通入到吸附塔A内进行高温再生(选取含硫量合格的标准高炉煤气作为再生气体可较大程度的降低生产成本,系统内不能有空气进入,通入氮气等惰性气体会导致额外增加生产成本),由于高温再生时的气量很小,含硫化合物富集到所述分支气流中,得到含有含硫化合物的高温气流,此高温气流中的硫浓度较高,此时再湿式氧化法脱硫工艺可大大提高脱硫效率,且所述高温气流的气量较小,可大大降低湿式氧化法脱硫工艺的设备成本和操作成本,进而降低整个过程的生产成本。
(2)脱硫系统的设计脱硫效率应满足当前环保和化工产品的要求。进行多种硫化氢、羰基硫脱除工艺论证,采用的脱硫工艺应具有技术先进、成熟,设备可靠,性价比高的特点,选择最适合的脱硫工艺,本发明采用新型分子筛树脂吸附+湿式氧化法脱硫工艺;本发明的方法,实现了硫资源回收利用,脱硫工程力求工艺流程布置合理、操作安全、简便,且维护工作量小;
(3)脱硫系统应能持续稳定运行,系统的启停和正常运行应不影响高炉系统的安全生产,对高炉的性能影响最小化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。
以下实施例中,分子筛树脂为13x分子筛;
所述高效脱硫剂溶液为脱硫催化剂888的碱溶液,溶液pH值约为8.2,所述脱硫催化剂888购自于长春东狮科贸实业有限公司。
实施例1:
一种高炉煤气的脱硫工艺,包括以下步骤:
S1冷却降温:首先将含有含硫化合物的高炉煤气冷却降温至40℃,所述含硫化合物包括硫化氢和羰基硫,高炉煤气中硫化氢和羰基硫的浓度分别为50mg/m3和300mg/m3;
S2分子筛吸附:准备两个相同的填充有分子筛树脂的吸附塔,记为吸附塔A和吸附塔B;步骤S1冷却后的高炉煤气通入到吸附塔A内进行含硫化合物的吸附(吸附温度在20~40℃下),从吸附塔A出口排出吸附脱硫干净的高炉煤气,当吸附塔A出口高炉煤气中的硫元素浓度达到5mg/m3时,将高炉煤气切换通入至吸附塔B内继续进行吸附,同时停止吸附塔A的使用;
S3分子筛再生:将一股脱硫干净的高炉煤气导出加热至200℃的高温气流后,通入到吸附塔A内进行高温脱附再生(所述高温气流在吸附塔A内的体积流量,是步骤S2中高炉煤气在吸附塔A内体积流量的7%),吸附塔A内吸附的含硫化合物在高温气流的作用下脱附并随高温气流从吸附塔A内流出,当吸附塔A出口气体的含硫量降低到30mg/m3时,记为吸附塔A再生完成,再生后的吸附塔A降温至20~40℃备用;再生后的吸附塔A可与吸附塔B交替使用,实现高炉煤气中的含硫化合物的连续化脱除;
S4水解转化:步骤S3从吸附塔A内流出的含有含硫化合物的高温气流通入到高效脱硫剂溶液中进行水解转化反应,在所述高效脱硫剂的催化作用下,将含硫化合物中的大部分羰基硫转化为硫化氢,得到含有硫化氢和小部分羰基硫的混合气,所述混合气中的羰基硫浓度在5mg/m3以下;
S5吸收:脱硫贫液为碱性溶液(所述碱性溶液pH值大约11~12),脱硫贫液均匀喷淋入脱硫塔的填料内;步骤S4所得混合气冷却至40℃以下后从脱硫塔的下部通入,与脱硫贫液逆向接触(于室温下进行吸收),硫化氢及小部分未转化的羰基硫被脱硫贫液吸收,脱硫贫液变为富硫吸收液并从脱硫塔底部流出,气体变为脱硫干净的标准高炉煤气并从脱硫塔顶部排出(从脱硫塔顶部排出的气体含硫量在5mg/m3以下);
S6富液再生:步骤S5从脱硫塔的底部排出的富硫吸收液通过循环泵加压后送至喷射器中(喷射器的喷射流速控制在200mL/min以上),在喷射器的射流作用下带入空气进入富硫吸收液,带入空气的富硫吸收液喷射进入氧化塔中,硫化氢和小部分羰基硫与带入富硫吸收液中的氧进行强氧化反应,得到硫泡沫和再生贫液;所述再生贫液可返回至步骤S4用作吸收过程(所述再生贫液中的含硫量在1g/L以下),实现脱硫贫液的循环利用;
S7制备硫磺:步骤S6所得硫泡沫压滤脱水后,干燥,然后进行熔硫,杂质被除去。熔融的硫磺放到硫锭模中成型,冷却后作为硫磺块产品,用于市售。